DE537894C

DE537894C - Herstellung von reinem Aluminiumoxyd

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Publication number: DE537894C
Application number: DEA49286D
Authority: DE
Original assignee: ALUMINIUM Ltd
Current assignee: ALUMINIUM Ltd
Priority date: 1925-03-02
Filing date: 1926-11-19
Publication date: 1931-11-07
Also published as: GB248360A; DE528462C

Description

Bei Herstellung von Tonerde durch Reduktion von Bauxit mit einem kohlenstoffhaltigen Reduziermittel im elektrischen Ofen ist es schwierig, den Gehalt an den Oxyden von Eisen, .Silicium und Titan auf erheblich unter 0,5 °/₀ herabzudrücken, und die so hergestellte Tonerde enthält gewöhnlich Spuren von Karbid sowie zwischen 0,2 und 0,7 °/₀ Calciumoxyd. Solche Mengen dieser Verunreinigungen machen die Tonerde ungeeignet für die Herstellung von Aluminium durch die -üblichen Verfahren, z. B. nach Hall oder H e r ο u 11, nicht bloß weil gewisse dieser Verunreinigungen mit der Tonerde reduziert werden und das erzeugte Metall verunreinigen, sondern auch weil andere und namentlich das Calciumoxyd sich in dem geschmolzenen Fluoridbade ansammeln und es gegebenenfalls zu weiterer Verwendimg ungeeignet machen.

Die Erfindung schafft ein. einfaches, billiges und wirksames Verfahren der Herstellung wesentlich reinen Aluminiumoxydes aus tonerdehaltigem Gut durch den elektrischen Ofen mittels Reduktion und Entfernung von Verunreinigungen im geschmolzenen Zustande und besteht in einer Verbesserung bzw. weiteren Ausbildung des Verfahrens nach Patent 528462 in der Weise, daß der größere Teil der in den verblasenen Hohlkügelchen aus Aluminiumoxyd noch vorhandenen Oxydverunreinigungen durch Auslaugung dieses fein zerteilten festen Körpers mit einer wässerigen Lösung eines sauren Stoffes und anschließende Auswaschung entfernt wird.

Es sind bereits Verfahren für die Behandlung von Aluminiumoxyd-Aluminiumsulfid!- oder Aluminiumoxyd-Aluminiumkarbid-Schlacken mit Säuren bekannt; sie unterscheiden sich aber von dem neuen Verfahren dadurch, daß sie die Absonderung kristallinischer Tonerdekörner von einer großen Menge einer Sulfid oder Karbid enthaltenden Grundmasse durch Auflösung der Grundmasse bezwecken, während das neue Verfahren das Vorhandensein von Karbid und Sulfid vermeidet und die Entfernung der eingeschlossenen restlichen Oxydverunreinigungen aus relativ reiner Tonerde bewirkt. Ferner können bei den erwähnten älteren Verfahren relativ große Tonerdemengen aufgelöst werden, während bei dem neuen Verfahren gewöhnlich weniger als 2 °/₀ der Tonerde durch Lösung verlorengeht.

Es ist auch bekannt, die durch Zersetzung von Aluminiumsulfat erhaltene Tonerde mit Säuren zu behandeln, um Eisen, Eisenoxyd und Eisensulfid zu entfernen, und es ist auch bereits vorgeschlagen worden, Schmirgel mit Säuren zu behandeln und, wenn das Endprodukt zur Herstellung metallischen Aluminiums dienen soll, eine Behandlung mit Fluorwasserstoffsäure anzuschließen. ίο Bei dem neuen Verfahren· wird Bauxit oder sonstiges geeignetes tonerdehaltiges Gut zuerst in bekannter Art im Elektroofen mit einem kohlenstoffhaltigen Reduziermittel geschmolzen, wodurch wesentlich alle Oxyde von Eisen, Silicium und Titan nebst etwas Tonerde zu Metallen reduziert werden und eine Ferrosilicium - Titan - Aluminium- Legierung unter einer Schicht von geschmolzener gereinigter Tonerde gebildet wird. Diese muß mehr als 95 °/₀ Tonerde enthalten, und es hat sich als praktisch richtig erwiesen, die Reinigung so weit zu führen, daß die gesamten Oxydverunreinigungen weniger als 2 °/₀ betragen. Die geschmolzene Tonerde wird mit oder ohne vorherige Entfernung des größeren Teiles der Legierung aus dem Ofen abgestochen und dadurch verblasen, daß man einen Strahl von Hochdruckluft oder sonstigem Gas auf den geschmolzenen Strahl prallen läßt, wie im Patent 528 462 beschrieben. Dadurch wird die Schlacke in Hohlkügelchen umgewandelt und ein wesentlicher Teil des restlichen Eisenoxydes nebst einem Teil der anderen Oxydverunreinigungen verflüchtigt, während vorhandener Kohlenstoff durch Oxydation entfernt wird. Die Kügelchen können vor dem Auslaugen zerquetscht und gemahlen oder nur zerquetscht oder auch unmittelbar ausgelaugt werden. Nachdem das gereinigte Aluminiumoxyd zu einem Körper genügenden Feinheitsgrades, wie oben beschrieben, zerkleinert worden ist, wird es erfindungsgemäß mit wässeriger Lösung eines sauren Stoffes, wie Schwefelsäure, Salzsäure, Flußsäure oder schwefliger Säure, oder einem sauren Sulfate, wie saurem Natriumsulfat, oder Kombinationen dieser oder anderer saurer Stoffe ausgelaugt oder behandelt, wodurch Kalk und Karbid nebst einem beträchtlichen Teil von Kieselsäure, Titanoxyd ' und Eisenoxyd entfernt werden.

Es hat sich gezeigt, daß durch einige der obigen sauren Stoffe, vielleicht mit Ausnahme der Flußsäure, etwas von der' Kieselsäure und dem Titanoxyd nicht in Form einer eigentlichen Lösung entfernt, sondern anscheinend gefällt wird bzw. bei der Auslaugung unlöslich bleibt in Form einer äußerst fein verteilten und gewöhnlich mehr oder weniger gelatinösen Fällung, die Kieselsäure und basische Titanoxydverbindungen enthalten kann.

Durch Waschen bzw. Schlemmen des ausgelaugten Gutes mit Wasser kann diese gelatinöse Masse entfernt werden. Sie enthält gewöhnlich etwas Tonerde, die in bekannter Art wiedergewonnen und zum Elektroofen zur Erzeugung von Tonerde zurückgeführt werden kann. Obgleich der ganze Kalk und der größte Teil der anderen Oxydverunreinigungen durch einfaches Waschen mit dem sauren Stoff entfernt werden kann, wird vorzugsweise Waschen und Schlemmen kombiniert, um Tonerde von höchster Reinheit zu erzeugen. Ein sehr wirksamer Weg für die Behandlung ist, daß man die Tonerde und den sauren Stoff im Gegenstrom durch eine Reihe von Gefäßen führt, so daß die Säure, wenn sie schwächer wird., einer Tonerde mit größerem Verunreinigungsgehalt begegnet, die reinste Tonerde aber mit der stärksten Säure behandelt wird. Das Verfahren kann so zu einem stetigen gemacht werden. Die bekannten Klassierapparate von Dorr haben sich z. B. für das Verfahren sehr bewährt.

Der Dorr-Klassierer weist einen länglichen geneigten Behälter oder Trog auf, der am unteren Ende eine Zuführschurre und am oberen Ende eine Austrittsschurre hat. In dem Troge ist ein Rechen, der durch einen Lenker mit einer exzentrischen Kurfoelscherbe go verbunden ist, durch die er hin und; her beweglich ist. Der Rechen hängt von zwei in Abstand angeordneten Kniehebeln herab und ist an seinen Enden mit einem Arm jedes Kniehebels verbunden. Die anderen Arme der Kniehebel sind durch einen Lenker verbunden. Dieses Kniehebelgebilde ist durch die Kurbelscheibe schwingbar, die dem Rechen im Troge Hinundhergang erteilt, d. h. die eine Kurbelscheibe dient dazu, den Rechen hin und her zu bewegen und auch die ihn tragenden Kniehebel zu schwingen. Die Einrichtung ahmt die Arbeit eines Handrechens nach, der Gut eine Schrägfläche hinauf gegen inen Flüssigkeitsstrom zu bewegen sucht. Flüssigkeit wird dem Troge durch, eine öffnung an einem Zwischenpunkt zugeführt. Wenn die Kurve den Rechen im Troge bewegt, so schwingt sie auch die ihn tragenden Kniehebel und hebt dadurch den Rechen aus dem Gut am Boden des Troges. Der Röchen wird dann vorbewegt, in die Tonerde gesenkt und wieder zurückgezogen. Dieses geeignet wiederholte Spiel fördert die Tonerde auf dem schrägen Trogboden aufwärts, während die Flüssigkeit in entgegengesetzter Richtung fließt und in einen Trog überfließt, der am unteren Ende des den Rechen enthaltenden Haupttroges sitzt. Der Rechen ist'also derart im Troge angebracht, daß er darin hin und her bewegt und relativ zu ihm dabei gehoben und gesenkt wird.

Angenommen, daß sieben solcher Apparate in Reihe geschaltet sind, so wird die Tonerde in den ersten und Waschwasser in den siebenten eingeführt, und die Tonerde schreitet allmählich vom ersten zum siebenten Behälter fort, das Wasser aber entgegengesetzt. Die nötige Menge der starken* Säure, z. B. Schwefelsäure, wäre stetig nahe der Mitte der Reihe, z. B. in den vierten Klassierer, einzuführen. Auf diese Weise würde ausgelaugte und gewaschene Tonerde einem Trockenofen vom Ende des siebenten Klassierers zugeführt und verbrauchte Säure vom ersten Klassierer abgeführt werden. Die obenerwähnten fein verteilten Verunreinigungen würden im Schwebezustand abgeführt werden.

Bei Verwendung einer solchen Einrichtung und Hindurchschickung der Tonerde im Verhältnis von 3,6 t je Stunde erzielt man gute Ergebnisse durch Zufuhr von 1300 bis 1500 1 ioprozentiger Schwefelsäure. Das Waschwasser kann im Verhältnis von ungefähr 19001 je Tonne Tonerde zugeführt werden. Auf diese Weise kann man etwa 85 t Tonerde je Tag verarbeiten und den Gesamtgehalt an Verunreinigungen von etwa 1,5 % ^au* etwa °>3 °/o verringern.

Schwefelsäure wird wegen ihrer guten Wirkung und Billigkeit bevorzugt, es sind auch sehr viel andere Stoffe brauchbar, von denen einige wenige Beispiele nachstehend angegeben werden. Das Verfahren kann auch durch aufeinanderfolgende Behandlung mit stets demselben Stoff oder verschiedenen Stoffen durchgeführt werden.

ι Beispieli

454 kg gemahlener Tonerdeschlacke mit 98,87 °/₀ Al₂O₃ wird unter Umrühren mit 208 1 ioprozentiger Schwefelsäure behandelt. Nach 20 Stunden ist der Tonerdegehalt 99,75 °/₀. Die Oxydverunreinigungen sindi in folgendem Ausmaß entfernt: ioo°/₀ des CaO, 64,8 7„ des SiO₂ und 64,3 % des TiO₂.

.

Beispiel 2

91 kg Tonerdeschlacke werden 4 Tage mit H Öl-Lösung von 17,4 ^u/₀ ausgelaugt. Dadurch werden 90,5 % des Fe₂O₃, 64,3 °/₀ des TiO₂, 20% des SiO₂ und 100 °/₀ des CaO entfernt.

Beispiel 3

45 kg Tonerdeschlacke und 1,87 kg Natriumchlorid werden 6 Stunden mit 45,5 1 einer H₂SO₄-Lösung von 6,3 °/o behandelt.

Die Säure wird erneuert. Nach 7 Stunden sind 57,1% von SiO₂, 50 °/₀ von Fe₂O₃, 44,5 °/o ^von Ti O₂ und alles CaO entfernt.

Beispiel 4

Tonerdeschlacke wird mit Flußsäure befeuchtet, 1:1 H Cl wird zugesetzt und erwärmt. Die Lösung wird¹ entfernt und 1:5 HCl zugesetzt und 20 Minuten reagieren gelassen. Die ganze Behandlungszeit beträgt 2 Stunden. Dadurch werden 93,8 °/₀ von SiO₂, 61,5 % von FeO, 50 °/₀ von TiO₂ und 100 °/₀ CaO entfernt.

Beispiel 5

1,861 Schlacken mit i4°/o Wasser wird 12 Stunden mit SO₂ behandelt. Das Produkt wird mit HCl-Lösung von 5 °/₀ gewaschen. Analyse zeigt, daß der Tonerdegehalt von

98,33

der unbehandelten Schlacke auf

99,66 °/o gestiegen ist, daß von dem CaO 100 °/o entfernt sind, von SiO₂ 71,5 ⁰J₀, von Fe₂O₃ 83,6 7o und von dem TiO₂ 50 °/₀.

Die Oxydverunreinigungen können als solche oder in gegenseitiger Kombination, z. B. als Calciumsilikat, vorhanden sein oder in Kombination mit Tonerde, wie bei Calciumaluminat. Der Einfachheit halber wird hier stets nur von Oxyden gesprochen. Andere säurelösliche Verunreinigungen, wie Magnesiumoxyd, die etwa vorhanden sind, werden durch das Verfahren auch entfernt. Etwa vorhandenes Karbid wird zu einem Sulfat, z. B. Aluminiumsulfat, und einem flüchtigen KohleniwasserstofE umgewandelt. go

Claims

Patentansprüche:

1. Herstellung von reinem Aluminiumoxyd aus tonerdehaltigem Gut durch Reduktion im elektrischen Ofen und Entfernen der Verunreinigungen in geschmolzenem Zustande nach Patent 528 462, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Verblasen des gereinigten, so erzeugten, geschmolzenen Aluminiumoxydes zu Hohlkügelchen der größere Teil der darin noch vorhandenen restlichen Oxyde von Silicium, Eisen und Titan durch Auslaugen mit schwefliger Säure, Schwefelsäure oder Salzsäure aufgelöst und entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus geschmolzener Tonerde erblasene Hohlkügelchen ohne vorherige Feinmahlung ausgelaugt werden.